CN112144499A - 淤泥原位固化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种淤泥原位固化系统，包括物料储放装置、物料搅拌装置及至少一套由物料输送装置、挖掘机、淤泥原位搅拌机组成的软基处理作业装置，淤泥原位搅拌机安装在挖掘机上；物料储放装置用于存储物料并将物料输送到物料搅拌装置中搅拌，物料输送装置将物料搅拌装置中的搅拌后的物料输送至对应的淤泥原位搅拌机中使用；淤泥原位搅拌机上安装有两个搅拌鼓和双搅拌鼓液压驱动油路系统，双搅拌鼓液压驱动油路系统包括流量平衡阀和两个并联的液压马达，两个液压马达分别驱动两个搅拌鼓转动，流量平衡阀用于调节两个液压马达中的液压油流量；挖掘机给搅拌鼓液压驱动油路系统提供液压油。方便浅层软土层整体原位固化，能防止搅拌鼓受阻卡死。
Description
技术领域
本发明涉及大量淤泥快速固化处理的技术领域，更确切地说涉及一种淤泥原位固化系统。
背景技术
随着东南部沿海城市的快速发展，工程建设急剧增加，东南部沿海城市大部分工程建设都遭遇土质松软、淤泥层深厚、回填料稀缺等严峻问题。由于环保和传统的开山回填等方式限制及造价的增加，优良填料资源的获取日益困难，因此造地工程、海洋滩涂围垦、人工岛工程等填土来源主要采用回填土、疏浚淤泥等超软土、废弃淤泥等为主。但这些新填土或者原有的海滩土一般都是淤泥或超软土为主，强度极低，施工人员无法进入，无法直接达到土地使用的承载要求，无法进行道路、堤坝、楼房等工程的开发和建设，这些工程均首先面临着大面积的软基处理问题。传统淤泥硬化，需定点安装淤泥硬化设备、要硬化的淤泥需搬运至设备处、硬化好的淤泥需进行复位回填，此种方案费时费力，成本较高。
本发明研发出一种淤泥原位固化的技术方案，由液压挖掘机为淤泥原位搅拌机提供液压动力，搅拌淤泥与水泥浆使其混合均匀并原位硬化，达到浅层软土层整体固化的效果，该方案成本低，施工难度小，施工流程简单，是浅层软土层固化的最佳方式。为了提高软基处理的效率，通常淤泥原位搅拌机的端部安装两个搅拌鼓，淤泥层中大部分成分都是欠固结土、膨胀土、湿陷性黄土、可液化土等超软土，还可能会含有一些硬质地的碎石、石屑、砂土等，搅拌鼓要使淤泥与水泥浆搅拌均匀就必须将这些硬质地的碎石、石屑、砂土等也打碎，否则一旦搅拌鼓受阻会造成卡死现象。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种淤泥原位固化系统，方便施工，使浅层软土层整体原位固化的同时，还能防止搅拌鼓受阻卡死。
本发明的技术解决方案是，提供一种淤泥原位固化系统，包括物料储放装置、物料搅拌装置及至少一套由物料输送装置、挖掘机、淤泥原位搅拌机组成的软基处理作业装置，淤泥原位搅拌机安装在挖掘机上；物料储放装置用于存储物料并将物料输送到物料搅拌装置中搅拌，物料输送装置将物料搅拌装置中的搅拌后的物料输送至对应的淤泥原位搅拌机中使用；淤泥原位搅拌机上安装有两个搅拌鼓和双搅拌鼓液压驱动油路系统，双搅拌鼓液压驱动油路系统包括流量平衡阀和两个并联的液压马达，两个液压马达分别驱动两个搅拌鼓转动，流量平衡阀用于调节两个液压马达中的液压油流量；挖掘机给搅拌鼓液压驱动油路系统提供液压油。
与现有技术相比，本发明的淤泥原位固化系统有以下优点：物料储放装置、物料搅拌装置均可定点安装在任意位置，方便浅层软土层整体原位固化；一个物料搅拌装置可配套多套软基处理作业装置，实现多个淤泥原位搅拌机共同作业，大大提高整体软基处理工程的效率；两个并联的液压马达分别驱动两个搅拌鼓转动，流量平衡阀用于调节两个液压马达中的液压油流量，能保证两个搅拌鼓平衡运转，防止动力倾斜，且当一个搅拌鼓受到硬物阻力而使对应的液压马达做功受阻时，液压油被阻滞在受阻的液压马达内，流量平衡阀就能调低或闭锁另一个运转的液压马达中的液压油流量，实现液压油的流量和压力大部分或全部都经过受阻的液压马达，使受阻的液压马达做功的能力增大继而冲破阻力继续正常工作，使整个系统恢复正常工作，防止一个搅拌鼓受阻卡死而另一个搅拌鼓继续空转的情况发生。
优选的，双搅拌鼓液压驱动油路系统还包括系统进油管、系统回油管、进油阀块、回油阀块、两条马达进油管、两条马达回油管，系统进油管通过进油阀块与两条马达进油管连接，两条马达回油管通过回油阀块连接到系统回油管，两个液压马达的进油口和回油口分别与两条马达进油管和两条马达回油管相连接，流量平衡阀安装在进油阀块或回油阀块内；挖掘机通过系统进油管给搅拌鼓液压驱动油路系统提供液压油，液压油通过系统回油管回流到挖掘机中。采用此结构，流量平衡阀安装在进油阀块或回油阀块内，通过流量平衡阀控制马达进油管或马达回油管中的液压油流量就能控制并调节两个液压马达中的液压油流量，简单方便。
优选的，两个液压马达分别通过法兰连接在淤泥原位搅拌机上，两个搅拌鼓分别安装在两个液压马达的外侧，搅拌鼓与法兰之间设置有浮动油封。采用此结构，能方便地将液压马达和搅拌鼓安装在延长臂上，浮动油封能防止本发明的淤泥原位搅拌机作业时淤泥或水泥浆等杂质进入设备内部损坏设备。
优选的，搅拌鼓上设置有主叶片，主叶片随搅拌鼓转动，主叶片上设置有若干个搅拌刀排和合金刀头；主叶片用于搅拌淤泥或泥浆，搅拌刀排用于破碎土壤，合金刀头用于铣削硬物。采用此结构，使得本发明的搅拌鼓既能将淤泥与水泥浆搅拌均匀使其充分混合，又能打碎土壤层中硬质地的碎石、石屑、砂土，并使破碎粒度均匀。
优选的，主叶片以螺旋状围绕设置在搅拌鼓的侧壁上。采用此结构，使主叶片转动能高效地搅动淤泥。
优选的，搅拌刀排和合金刀头可拆卸地安装在主叶片上，且合金刀头与搅拌刀排间隔安装。采用此结构，搅拌刀排和合金刀头可拆卸地安装在主叶片上，方便对搅拌刀排和合金刀头进行更换，可以根据现场工况及时更换不同类型的搅拌刀排，提高淤泥原位搅拌的效率；合金刀头与搅拌刀排间隔安装，则能提高合金刀头打碎土壤层中硬质地的碎石、石屑、砂土的效率并使破碎粒度均匀，有效减少普通刀排的磨损。
优选的，还包括PLC自动控制系统，物料储放装置上设置有物料输送机，物料输送机将物料储放装置中的物料输送到物料搅拌装置中，物料输送机与物料搅拌装置之间、物料搅拌装置与物料输送装置之间均设置有对接管道，所述的对接管道内设置有闭合阀，PLC自动控制系统控制物料输送机的运转及所有闭合阀的开启或关闭。采用此结构，PLC自动控制系统通过控制物料输送机的运转及所有闭合阀的开启或关闭，实现物料搅拌装置的进料、搅拌及出料操作全部自动化。
优选的，物料搅拌装置包括配料桶和搅拌桶，配料桶对物料进行预搅拌，搅拌桶对预搅拌后的物料进行充分搅拌，物料输送机与配料桶之间、配料桶与搅拌桶之间、搅拌桶与物料输送装置之间均设置有对接管道，对接的连接管道内均设置有闭合阀，PLC自动控制系统控制所有闭合阀的开启或闭合。采用此结构，由配料桶和搅拌桶依次对物料进行预搅拌和充分搅拌，保证输送给淤泥原位搅拌机的物料质量，PLC自动控制系统通过控制所有闭合阀的开启或闭合，实现配料桶的进料、预搅拌、出料操作及搅拌桶的进料、搅拌、出料操作全部自动化。
优选的，配料桶、搅拌桶上均配置有重量传感器；PLC自动控制系统采集配料桶上重量传感器的信息并控制物料输送机与配料桶之间的闭合阀开启或闭合及物料输送机的运转；PLC自动控制系统采集搅拌桶上重量传感器的信息控制配料桶与搅拌桶之间的闭合阀开启或闭合。采用此结构，PLC自动控制系统通过采集重量传感器的信息及控制所有闭合阀的开启或闭合，精细化控制对配料桶和搅拌桶的进料、出料操作，实现水泥浆按需求配比自动搅拌而成。
优选的，所述的物料输送机是螺旋输送机。采用此结构，方便PLC自动控制系统精准控制物料搅拌装置的进料。
附图说明
图1为本发明的淤泥原位固化系统的结构示意图。
图2为本发明中淤泥原位搅拌机的结构示意图。
图3为本发明中双搅拌鼓液压驱动油路系统的结构示意图。
图4为本发明中搅拌鼓的结构示意图。
图5为图3中搅拌鼓的前视图。
图6为图3中搅拌鼓的后视图。
图7为图3中搅拌鼓的剖视图。
如图中所示：1、搅拌鼓，1-1、端盖，1-2、主叶片，1-3、小叶片，1-4、搅拌刀排，1-5、合金刀头，1-6、凸棱，1-7、进油口，1-8、出油口，1-9、液压马达，1-10、浮动油封，2、法兰，3、延长臂，4、喷浆管，5、进油阀块，6、连接件，7、回油阀块，8、流量平衡阀，9、马达进油管，10、马达回油管，11、系统进油管，12、系统回油管，13、淤泥原位搅拌机，14、挖掘机，15、泥浆输送管，16、泥浆泵，17、出料管，18、物料搅拌装置，19、PLC自动控制系统，20、第一螺旋输送机，21、第二螺旋输送机，22、第一储料罐，23、第二储料罐，24、配料桶，25、搅拌桶。
具体实施方式
为了更好得理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。
在附图中，为了便于说明，已稍微夸大了物体的厚度、尺寸和形状。附图仅为示例而非严格按比例绘制。
还应理解的是，用语“包括”、“具有”、“包含”、“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“…至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修改列表中的单独元件。
如图1中所示，本发明的淤泥原位固化系统包括物料储放装置、物料搅拌装置18、物料输送装置、挖掘机14及淤泥原位搅拌机13。物料储放装置包括第一储料罐22和第二储料罐23，第一储料罐22和第二储料罐23的底部均设置有出料口，所述的出料口都通过法兰与螺旋输送机（俗称“绞龙”）接通，第一储料罐22和第二储料罐23可以安装在任意位置。
物料搅拌装置18包括安装架、配料桶24、搅拌桶25、PLC自动控制系统19，配料桶24、搅拌桶25、PLC自动控制系统19都设置在安装架上，配料桶24位于搅拌桶25的上方，配料桶24的顶端设置有进料口和进水口，第一储料罐22和第二储料罐23底部安装的螺旋输送机出料口分别与配料桶24的进料口和进水口对接，配料桶24的底部设置有出料口，搅拌桶25的顶部设置有进料口，配料桶24底部的出料口与搅拌桶25顶部的进料口对接，且对接管道中设置有滤网；配料桶24、搅拌桶25上均配置重量传感器，所有对接的连接管道之间均设置有闭合阀，PLC自动控制系统19采集配料桶24、搅拌桶25上的重量传感器信息并控制所有闭合阀的开关。在PLC自动控制系统19的控制下，第一储料罐22和第二储料罐23分别通过各自底部连接的第一螺旋输送机20和第二螺旋输送机21向配料桶24中输送物料，所有原材料在配料桶24先进行预搅拌，然后再经滤网过滤后进入搅拌桶25，由搅拌桶25对预制水泥浆进行深度搅拌。物料搅拌装置18由电能驱动，可定点安装在任意位置，全自动化操作，实现水泥浆按需求配比自动搅拌而成。
物料输送装置包括泥浆输送管15、泥浆泵16及出料管17，搅拌桶25底部设置有出料口，出料管17一端与搅拌桶25底部的出料口连接，出料管17另一端与泥浆泵16的进料口连接，泥浆泵16的出料口与泥浆输送管15连接，在搅拌桶25中深度搅拌的水泥浆经出料管17进入泥浆泵16中，并由泥浆泵16把水泥浆通过泥浆输送管15泵至淤泥原位搅拌机13中。一个物料搅拌装置18可给多个淤泥原位搅拌机13提供水泥浆，将多个物料输送装置连接在物料搅拌装置18的搅拌桶25上，搅拌桶25中的水泥浆由泥浆泵泵至对应的淤泥原位搅拌机13中，实现多个淤泥原位搅拌机13共同作业，大大提高整体软基处理工程的效率。
如图2和图3中所示，淤泥原位搅拌机13包括延长臂3，延长臂3的一端设置有连接件6，连接件6与挖掘机14的机械臂前端进行连接；延长臂3的另一端安装有两个法兰2，两个法兰2上各安装有一个液压马达1-9，两个液压马达1-9的外侧各安装有一个搅拌鼓1，两个搅拌鼓之间的夹角为130°，液压马达1-9驱动搅拌鼓1转动，搅拌鼓1与对应的法兰2之间还设置有浮动油封1-10，浮动油封1-10用于防止淤泥或水泥浆等杂质进入设备内部损坏设备。延长臂3上还设置有用于驱动两个液压马达1-9的双搅拌鼓液压驱动油路系统，双搅拌鼓液压驱动油路系统包括系统进油管11、系统回油管12、进油阀块5、回油阀块7、两条马达进油管9、两条马达回油管10，系统进油管11与进油阀块5相连接，进油阀块5分别与两条马达进油管9的一端相连接，两条马达进油管9的另一端分别与两个液压马达1-9的进油口相连接，两个液压马达1-9的出油口分别与两条马达回油管10的一端相连接，且两条马达回油管10的另一端都通过回油阀块7，回油阀块7与回油阀块7相连通，两个液压马达1-9并联，回油阀块7上安装有流量平衡阀8。进油阀块5、回油阀块7安装在延长臂3的外侧壁上，便于将系统进油管11连接到进油阀块5上、将系统回油管12连接到回油阀块7上的操作，也便于故障检修；两条马达进油管9、两条马达回油管10都安装在延长臂3的内部，防止露置在外受到磕碰刮擦而使油管破损。延长臂3上还设置有喷浆管4，喷浆管4的一端与泥浆输送管15相连接，喷浆管4的另一端即喷嘴设置在两个搅拌鼓之间。由挖掘机14系统提供液压力，液压油从系统进油管11通过进油阀块5、马达进油管9进入对应的液压马达1-9中，驱动液压马达1-9做功；喷浆管4则随淤泥原位搅拌机13深入软土层，在搅拌鼓1搅拌淤泥的同时，喷浆管4将水泥浆喷向两侧的搅拌鼓，达到淤泥和水泥浆混合搅拌后原位硬化的目的；液压马达1-9做功后，液压油经由对应的马达回油管10流向回油阀块7，并通过回油阀块7回流到系统回油管12中。流量平衡阀8能保证两个搅拌鼓平衡运转，防止动力倾斜。当其中一个搅拌鼓1受到硬物的阻力时，对应的液压马达1-9做功受阻，流入其内部的液压油不能正常流出到马达回油管10中，回油阀块7中对应一端的流量减小，此时流量平衡阀8就会自动闭锁另一个空转的搅拌鼓内的液压马达的马达回油管10，实现液压油的流量和压力都经过受阻的液压马达，使受阻的液压马达做功能力增大冲破阻力从而能继续正常工作，进而使回油阀块7中对应一端的流量逐渐增大直至恢复正常，此时流量平衡阀8又会自动开启另一个液压马达的马达回油管10，整个系统恢复正常工作。如此，避免了由于一个搅拌鼓受阻卡死而另一个搅拌鼓继续空转的情况发生，也避免了由于一个液压马达受阻或故障而导致整个系统都无法正常运转的情况发生。淤泥原位搅拌机13可深入地下软土层进行施工，可选择施工深度0~10米。
如图4至图7中所示，本发明的搅拌鼓1包括端盖1-1和侧壁，搅拌鼓1内安装的液压马达1-9与搅拌鼓1的内侧壁固定连接，搅拌鼓1的端盖1-1也与其内侧壁固定连接，液压马达1-9上设置有进油口1-7与出油口1-8，液压油经进油口1-7进入液压马达1-9、再经出油口1-8流出，使液压马达1-9带动搅拌鼓1的侧壁及端盖1-1一同转动。侧壁上焊接有主叶片1-2，主叶片1-2以螺旋状围绕在搅拌鼓1的侧壁上，主叶片1-2上设置有若干个螺栓孔，若干个搅拌刀排1-4和合金刀头1-5通过螺栓安装在主叶片1-2上，合金刀头1-5以两个为一组，间隔安装在两个搅拌刀排1-4之间；以螺旋状围绕在搅拌鼓1的侧壁上的主叶片1-2能高效地搅动淤泥；搅拌刀排1-4以耐磨钢铸造而成，相比焊接形式的刀排，所述刀排强度更强，耐磨性更好，能高效实现淤泥原位搅拌均匀；合金刀头1-5能打碎土壤层中硬质地的碎石、石屑、砂土，有效减少普通刀排的磨损。在实际应用中，根据现场工况更换不同类型的搅拌刀排，并根据特定角度安装搅拌刀排，提高淤泥原位搅拌的效率。端盖1-1的周边焊接有若干个小叶片1-3，端盖1-1的端面上设置有六条径向的凸棱1-6，端盖1-1受转动时，小叶片1-3搅动与端盖1-1的周边接触的淤泥或水泥浆，与端盖1-1的端面接触的淤泥或水泥浆则浮动并越过凸棱1-6发生分层及错开，有利于提高淤泥的流动性，使其容易被搅拌均匀。
以上仅为本发明的具体实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
Claims (10)
1.一种淤泥原位固化系统，其特征在于，包括物料储放装置、物料搅拌装置(18)及至少一套由物料输送装置、挖掘机(14)、淤泥原位搅拌机(13)组成的软基处理作业装置，淤泥原位搅拌机(13)安装在挖掘机(14)上；物料储放装置用于存储物料并将物料输送到物料搅拌装置(18)中搅拌，物料输送装置将物料搅拌装置(18)中的搅拌后的物料输送至对应的淤泥原位搅拌机(13)中使用；淤泥原位搅拌机(13)上安装有两个搅拌鼓和双搅拌鼓液压驱动油路系统，双搅拌鼓液压驱动油路系统包括流量平衡阀(8)和两个并联的液压马达(1-9)，两个液压马达(1-9) 分别驱动两个搅拌鼓转动，流量平衡阀(8)用于调节两个液压马达(1-9)中的液压油流量；挖掘机(14)给搅拌鼓液压驱动油路系统提供液压油。
2.根据权利要求1所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，双搅拌鼓液压驱动油路系统还包括系统进油管(11)、系统回油管(12)、进油阀块(5)、回油阀块(7)、两条马达进油管(9)、两条马达回油管(10)，系统进油管(11)通过进油阀块(5)与两条马达进油管(9)连接，两条马达回油管(10)通过回油阀块(7)连接到系统回油管(12)，两个液压马达(1-9)的进油口和回油口分别与两条马达进油管(9)和两条马达回油管(10)相连接，流量平衡阀(8)安装在进油阀块(5)或回油阀块(7)内；挖掘机(14)通过系统进油管(11)给搅拌鼓液压驱动油路系统提供液压油，液压油通过系统回油管(12)回流到挖掘机(14)中。
3.根据权利要求2所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，两个液压马达(1-9)分别通过法兰(2)连接在淤泥原位搅拌机(13)上，两个搅拌鼓(1)分别安装在两个液压马达(1-9)的外侧，搅拌鼓(1)与法兰(2)之间设置有浮动油封(1-10)。
4.根据权利要求1所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，搅拌鼓(1)上设置有主叶片(1-2)，主叶片(1-2)随搅拌鼓(1)转动，主叶片(1-2)上设置有若干个搅拌刀排(1-4)和合金刀头(1-5)；主叶片(1-2)用于搅拌淤泥或泥浆，搅拌刀排(1-4)用于破碎土壤，合金刀头(1-5)用于铣削硬物。
5.根据权利要求4所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，主叶片(1-2)以螺旋状围绕设置在搅拌鼓的侧壁上。
6.根据权利要求4所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，搅拌刀排(1-4)和合金刀头(1-5)可拆卸地安装在主叶片(1-2)上，且合金刀头(1-5)与搅拌刀排(1-4)间隔安装。
7.根据权利要求1所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，还包括PLC自动控制系统(19)，物料储放装置上设置有物料输送机，物料输送机将物料储放装置中的物料输送到物料搅拌装置(18)中，物料输送机与物料搅拌装置(18)之间、物料搅拌装置(18)与物料输送装置之间均设置有对接管道，所述的对接管道内设置有闭合阀，PLC自动控制系统(19)控制物料输送机的运转及所有闭合阀的开启或关闭。
8.根据权利要求7所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，物料搅拌装置(18)包括配料桶(24)和搅拌桶(25)，配料桶(24)对物料进行预搅拌，搅拌桶(25)对预搅拌后的物料进行充分搅拌，物料输送机与配料桶(24)之间、配料桶(24)与搅拌桶(25)之间、搅拌桶(25)与物料输送装置之间均设置有对接管道，对接的连接管道内均设置有闭合阀，PLC自动控制系统(19)控制所有闭合阀的开启或闭合。
9.根据权利要求8所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，配料桶(24)、搅拌桶(25)上均配置有重量传感器；PLC自动控制系统(19)采集配料桶(24)上重量传感器的信息并控制物料输送机与配料桶(24)之间的闭合阀开启或闭合及物料输送机的运转；PLC自动控制系统(19)采集搅拌桶(25)上重量传感器的信息控制配料桶(24)与搅拌桶(25)之间的闭合阀开启或闭合。
10.根据权利要求7所述的淤泥原位固化系统，其特征在于，所述的物料输送机是螺旋输送机。
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